基于单光子探测的目标光学散射特性研究

研究了目标物体的单光子散射回波特性,基于红外单光子探测器和皮秒激光器搭建了目标光学散射特性测量系统,以回波光子数作为单光子条件下目标光学散射特性的表征。实验研究了不同形状（球体、立方体、圆柱体、圆锥体）目标物体的单光子散射特性,并利用双向反射分布函数模型对实验结果进行拟合,理论拟合结果与实验测量结果能够很好地吻合。进一步对不同材质（瓷砖、木材、外墙砖）目标物体的单光子散射特性进行了研究,并将实验结果与传统波动散射特性进行了对比分析。该研究为单光子激光雷达远距离目标识别与探测的相关工作提供了参考。     

新型高掺铥硅酸盐玻璃光纤及其光纤激光的研究

具有高稀土离子掺杂浓度的有源光纤一直以来是高性能单频光纤激光器的核心,选用硅酸盐玻璃材料制作高掺杂有源光纤可以有效提升光纤增益。通过高温熔融工艺制备了铥离子掺杂浓度为8 wt.%的高掺杂硅酸盐玻璃,测试了其光谱特性和荧光寿命,并根据McCumber理论计算玻璃的受激发射截面。采用管棒法制备光纤预制棒,拉制出尺寸为7/125 μm的高掺铥硅酸盐玻璃光纤。基于低损耗的异质光纤熔接,测试了该光纤的增益特性,并分别采用2 cm和8 cm的新型掺铥光纤搭建线形腔光纤激光器,获得百毫瓦的1950 nm激光输出。研究表明,在8 wt.%的高浓度掺杂下,铥离子在文中的新型硅酸盐光纤基质中具备良好的发光能力,这种国产高掺杂玻璃光纤在实现高性能单频光纤激光器方面具有明显优势。     

全介质超表面中的手性太赫兹响应

基于单层金属手性谐振器的超表面在垂直入射条件下很难激发较大的手性光学响应,难以形成与电偶极矩不正交的面内磁偶极矩分量。光场在介质超原子中激发的位移电流可能引发面内磁矩,进而实现高效的手性光学响应。基于无损的全硅超表面在太赫兹波段实现了巨大的手性响应。手性硅柱中的泄露波导模式同时激发了面内电偶和磁偶极矩,从而引发了自旋选择的后向电磁辐射,进而实现了太赫兹波的手性光学响应。利用线栅偏振片搭建了偏振相关的时域光谱测试系统,测得透射光谱中的圆二色性峰值达0.2。这种制备简单的全硅超表面为太赫兹手性超器件的设计提供了新的思路,有望应用于太赫兹偏振成像、光谱检测等领域。     

基于MMI滤波器的可调谐连续光全光纤OPO

在连续光全光纤光学参量振荡器（FOPO）中,目前主要利用可调滤波器（TBPF）等高插入损耗的滤波器件进行边带光输出波长的调谐,这种方式所引起的高环形腔损耗限制了FOPO输出性能的进一步提升。为解决此问题,提出了基于多模干涉（MMI）滤波器的低腔损耗可调谐连续光FOPO。通过选取不同长度和纤芯尺寸的多模光纤制作级联单模-多模-单模光纤（SMS）作为滤波器件,使其在选定波长处的插入损耗小于1 dB,FOPO环形腔的总损耗不大于5 dB,并通过对SMS器件施加轴向拉力的方式调节滤波器件的透射谱,实现了1 494~1 501 nm和1 638~1 629 nm范围内的双边带可调谐连续光输出。     

强THz场下GaAs和InSb中瞬态谷间散射和碰撞电离

运用系宗蒙特卡罗法计算了强THz场作用下, n型掺杂的GaAs和InSb中随时间变化的散射机制以及载流子非线性动力学演变, 获取了电子散射至卫星谷并弛豫回原能谷的时间信息, 并追踪描绘了载流子瞬态增加的过程, 结果同时显示了强场作用下谷间散射是GaAs中的主要散射机制, 而碰撞电离则是InSb中的关键因素.此外进一步讨论了这两种机制对于相关物理量: 平均动能、平均速度、材料的电导率的影响, 结果说明这两种机制导致了非线性效应并在两种材料中起到相反的作用, InSb中碰撞电离的响应时间比GaAs中谷间散射的响应时间更长.该研究结果在THz调制领域有一定的指导意义.     

高功率双包层掺铥光纤放大器温度分布特性

通过对普适于不同内包层边界条件下的热传导方程进行推导和求解,得到了不同内包层形状的双包层增益光纤所对应的掺铥光纤放大器的三维热分布。计算结果表明,双包层光纤不同内包层形状可导致纤芯处的温度差高达107 K。同时,信号光与泵浦光功率的比值决定了温度最高点和熔接点的距离,在泵浦光功率为100 W、信号光功率为10 mW的情况下,两者之间的距离可达30 cm。通过分析不同内包层形状的双包层光纤的径向与轴向的热分布情况发现,相较于其他内包层形状的双包层光纤,偏芯型双包层掺铥光纤因其具有较低的最高温度、较高的泵浦效率和高斯型横截面热分布而较适用于掺铥光纤放大器。     

用于光纤光栅传感的低成本高分辨率多通道波长解调仪

本文报道一种用于光纤光栅传感的低成本高分辨率多通道波长解调仪。基于薄膜滤波技术的密集波分复用模块已被广泛用于光纤通信系统中，在本文中，采用已商品化的薄膜密集波分复用模块同时完成了以波分复用方式连接的多个光纤光栅传感器的信号分离与波长解调功能，研究了一种结构简单、低成本、高分辨率的光纤光栅传感系统。该传感系统的特点是可用于多通道动态测量。本文将具体介绍一种旧通道传感系统，该系统在3kHz频率下的动态应变的分辨率优于1nε√Hz。     

模切辊激光表面强化研究

用连续CO2激光束对50钢模切辊进行了激光表面相变硬化试验，研究了淬火层的显微组织、硬度分布及工艺参数对强化效果的影响。结果表明：50钢模切辊经激光表面淬火后，硬化层组织由细小的位错马氏体及少量的残余奥氏体组成。模切辊变形很小，且表面硬度高，整体硬度分布较为均匀，能够达到技术要求。采用激光淬火技术对50钢模切辊进行表面强化是可行的。